2.3 Fattori che influiscono sulla generazione della forza muscolare

Come è ben noto, il corpo umano è complesso ed in ogni azione che esso compie, come la contrazione, intervengono numerosi composti chimici e sono coinvolte numerose strutture. Per questo le proprietà contrattili del muscolo sono influenzate da diversi fattori tra cui l’orientamento delle fibre muscolari; questo orientamento è descritto come l’architettura di un muscolo. È fondamentale conoscere questo tipo di caratteristica di ogni muscolo affinché tu, che diventerai un coach o un personal trainer di alto livello, possa comprendere la funzione, la forza e il potenziale di velocità di contrazione che ogni muscolo del corpo può generare.Per cui le fibre muscolari possono essere fusiformi: sono posizionate in modo parallelo al tendine, sono muscoli molto sviluppati in lunghezza ed in genere presentano un ventre muscolare molto voluminoso che si restringe alle estremità (ad esempio bicipite, tricipite, quadricipite), o pennate: le fibre muscolari sono in posizione oblique rispetto al tendine.Come viene mostrato dall’immagine sottostante, esistono anche altri tipi di disposizioni delle fibre:

architettura muscolare
architettura muscolare

I muscoli fusiformi, grazie alla loro struttura, trasmettono la totale capacità contrattile al tendine permettendo una contrazione veloce, mentre quelli pennati, ne trasmettono solo una parte; ad esempio un angolo di pennazione pari a 30° trasmette al tendine circa l’87% della tensione esercitata dalle fibre: (cos(30°)=0,866). Di conseguenza la velocità di contrazione e la forza generata è minore.
Per angolo di pennazione intendiamo l’angolo compreso tra l’asse del muscolo e l’asse delle sue fibre.Un altro fattore che influenza la capacità contrattile del muscolo è il tipo di fibre di cui è composto. Ovvero, il muscolo scheletrico può essere composto da diversi tipi di fibre, ognuna con capacità metaboliche, funzionali e strutturali contrattili specifiche. Esistono diversi tipi di fibre:
Tipo I: fibre ossidative lente= sono anche dette fibre a contrazione lenta; sono quelle di colore rosso poiché contengono grandi quantità di mioglobina (la proteina che lega l’ossigeno, lo immagazzina e accelera il rifornimento di ossigeno nei mitocondri delle cellule muscolari).Queste fibre contengono un alto numero di mitocondri e sono circondate da capillari per fornire l’ossigeno richiesto. Un’altra caratteristica di queste fibre è che sono fatica-resistenti e quindi sono in grado di produrre contrazioni a bassa intensità, ma per lunghi periodi.Il processo metabolico che fornisce l’ATP a queste fibre è un processo aerobico ed è quello della fosforilazione ossidativa. Questo tipo di fibre muscolari è tipico degli atleti professionisti di resistenza, come i maratoneti. 
Tipo IIa: fibre ossidative veloci= sono fibre ibride, con caratteristiche sia di quelle di tipo I che di tipo II; infatti, contengono elevate quantità di mitocondri e mioglobina. Sono fibre che producono e scindono velocemente l’ATP grazie all’uso sia di processi energetici aerobici che anaerobici. Queste fibre possono quindi produrre contrazioni muscolari forti e rapide, ma sono meno resistenti alla fatica rispetto alle fibre di tipo I. Un programma di allenamento specifico per la resistenza può trasformare le fibre IIb in tipo IIa a seguito di un miglioramento dell’utilizzo del ciclo ossidativo (aerobico) per la produzione di ATP. Ma se viene effettuato un allenamento ad alta intensità e di forza le fibre IIa, degli atleti di resistenza, si possono trasformare in quelle di tipo IIb.
Tipo IIb: fibre glicolitiche veloci= sono fibre di colore marrone poiché contengono un basso livello di mioglobina e contengono anche alcuni mitocondri. Producono contrazioni veloci e brevi e si affaticano molto velocemente. Possono essere trasformate in fibre IIaattraverso l’allenamento di resistenza grazie all’aumento della resistenza alla fatica. La produzione di ATP in queste fibre è lenta ed avviene tramite processi anaerobici, ma la scissione dell’ATP è molto veloce.

Tutti credono che il tipo di fibre che compone un muscolo di una persona, poi sia lo stesso per tutti i muscoli del suo corpo. Ma non è così! Ogni muscolo ha proprietà diverse in base alla funzione che svolge; ad esempio i muscoli che devono essere sempre attivi come quelli posturali contengono una maggiore percentuale di fibre muscolari ossidative lente resistenti alla fatica rispetto agli altri muscoli. Esempio:il soleo contiene il 90% di fibre di tipo I, mentre l’orbicolare dell’occhio, che è il responsabile della chiusura degli occhi, ha il 90% di fibre di tipo II.La variabilità nella distribuzione del tipo di fibre dei muscoli umani è determinata da fattori genetici (Bouchard et al. 1995 gemelli di studio), mentre l’altra metà è influenzata da fattori ambientali (intrinsechi o estrinsechi): attività fisica e allenamento, riposo prolungato e livello di ormone tiroideo.

Nel grafico sopra sono riportati i dati raccolti, tramite biopsie effettuate su vasto laterale o deltoide, di atleti qualificati alle Olimpiadi del 1970 in vari sport. In giallo sono riportate le fibre rapide, in rosso scuro quelle a contrazione lenta. I pallini rossi rappresentano la percentuale media di fibre rapide per ogni sport, mentre la linea tratteggiata rossa mostra la percentuale media per la popolazione generale non sportivo. Si nota una sovrapposizione nella gamma di tipi di fibre per le attività sportive a breve e lunga durata.Addirittura, nelle Olimpiadi del 1976 risultò che la percentuale del tipo di fibre e persino le dimensioni trasversali delle fibre erano praticamente identiche in due campioni olimpici di sport differenti: uno era campione della 4×100, quindi sport di sprint e l’altro era campionedel 3000m di gara ippica ad ostacoli, quindi sport di resistenza!Ciò dimostra che il tipo di fibra muscolare non è l’unico indicatore di specializzazione per le diverse discipline sportive da tener in considerazione quando si programma un allenamento.
BISOGNA ALLENARE L’ATLETA E NON LA GARA!!
CONSIDERATO CHE OGNI MUSCOLO E’ COMPOSTO DA INNUMEREVOLI FIBRE, COME SONO CONTROLLATE AFFINCHE’ SI ABBIA UNA CONTRAZIONE UNIFORME?
 Devi sapere cheil muscolo scheletrico è suddiviso in unità funzionali specifiche per consentire il corretto coordinamento delle contrazioni che si verificano. Queste unità funzionali sono chiamate unità motorie, sono costituite da un uniconervo motore che comprende le fibre muscolari che sono innervate dalla stimolazione del nervo.
Unità motoria
Le fibre che appartengono ad un singolo gruppo motore sono generalmente concentrate in una regione specifica e costituiscono circa il 15% dell’area di sezione trasversale del muscolo.Esse, inoltre, sono interconnesse con le fibre associate di altre unità motorie.Le unità motorie sono classificate in base alla loro resistenza alla fatica, alla velocità di contrazione, e alla forza che possono generare. Le caratteristiche di risposta delle singole unità motorie differiscono notevolmentetra due tipi:
tipo I: l’unità motoria di contrazione è lenta e piccola, con un’alta capillarizzazione, un alto numero di mitocondri ed un alto potenziale per il metabolismo aerobico. Queste unità producono contrazioni che creano picchi di tensione bassi e tempi più lunghi per raggiungere il loro picco.
tipo II: l’unità motoria di contrazione è più rapida e più grande, con bassi livelli di capillarizzazione ed un basso numero di mitocondri; il metabolismo base di queste fibre è quello anaerobico e producono contrazioni con picchi di tensione elevate e più veloci.Queste unità producono strappi che creano picchi di tensione più elevati e più veloci.
Ogni unità motoria viene attivata grazie alla ricezione di un potenziale d’azione, ma per produrre una contrazione è necessario che ne ricevano più di uno, creando una sovrapposizione in termini di forza. Questo processo crea un aumento della tensione nel tessuto fino al raggiungimento della soglia successiva, man mano che aumentano i potenziali d’azione vengono reclutate un numero sempre più grande di unità motorie. Questo continua fino al raggiungimento della massima contrazione volontaria; mentre il processo opposto si verifica quando la forza viene ridotta.
Reclutamento di unità motorie
Le fibre lente ossidative di tipo I sono innervate da neuroni con corpi cellulari più piccoli.  Le cellule più piccole sono le più facili da attivare, per cui sono quelle che vengono subito reclutate e per attività a bassa intensità, come camminare. Nel momento in cui aumenta la richiesta dell’attività motoria, vengono reclutati neuroni più grandi, cioè si attivano quelli che innervano le fibre di tipo IIa ossidative veloci, ed infine, per ultime sono attivate quelle glicolitiche veloci di tipo IIb.
Con un carico elevato, un allenamento di resistenza a lungo termine, porta alla crescita di tutte le fibre muscolari, perché sono tutte reclutate in ordine consecutivo in base alla loro dimensione per consentire la produzione di alti livelli di forza. In atleti allenati tuttavia, il sistema nervoso centrale (SNC) ha la capacità di modificare quest’ordine consentendo il reclutamento prima di unità motorie più grandi. Questo aiuta nella produzione di forza.


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